(57)【要約】【課題】  ミリ波帯の電磁波照射によって薄膜を熱処理する際に最適な膜構成と電磁波照射プロセスを提供すること。【解決手段】  本発明は、薄膜の内部あるいは接触する部分に導電体層が少なくとも１層形成されており、導電体層が5nm以上20nm以下であって、前記薄膜および導電体層に１０GHｚ以上の電磁波を照射することを特徴とする電磁波照射による薄膜の製造方法である。本発明の方法によれば、導電性層の自己発熱と薄膜への電磁波照射が併せて行えるため、効率的な電磁波照射による薄膜の熱処理プロセスが可能となる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜の製造方法であって、当該薄膜の内部あるいは接触する部分に導電体層が少なくとも１層形成されており、前記導電体層が5nm以上20nm以下であって、前記薄膜および導電体層に１０GHｚ以上の電磁波を照射することを特徴とする電磁波照射による薄膜の製造方法。
【請求項２】
前記薄膜が誘電体、強誘電体、磁性体、半導体のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の電磁波照射による薄膜の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の導電体層がPt族金属あるいは導電性酸化物、導電性窒化物からなることを特徴とする請求項１ないし請求項２記載の電磁波照射による薄膜の製造方法。
【請求項４】
薄膜がBiあるいはPbあるいはSrあるいはBaのうち少なくとも一つの元素含む酸化物強誘電体あるいは酸化物誘電体、あるいは遷移金属、V族金属を含む酸化物であることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の電磁波照射による薄膜の製造方法。
【請求項５】
電磁波照射による薄膜の形成方法であって、基板への電磁波照射を遮蔽する手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４記載の薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は１０GHｚ以上の電磁波を用いて薄膜の結晶性の制御あるいは膜品質の向上を行う方法に関している。
【背景技術】
【０００２】
電子レンジに代表される電磁波（マイクロ波、ミリ波）をセラミックスの焼結や有機合成などに用いる試みがなされてきている。マグネトロン発振管を用いて発生させた2.45GHzの周波数の電磁波を用いたセラミックの焼結については多くの例が報告されている。
【０００３】
一方、近年２４GHｚや２８GHｚ、６０GHｚといった１０GHｚを超えるミリ波帯の電磁波を発生させて物質に照射したときの当該物質の挙動について研究が行われるようになってきた。
【０００４】
たとえばジャイラトロン発振管を用いた２８GHｚの電磁波をPt/Ti/SiO2/Si基板上に形成したSrTiO3(STO)は通常の焼結温度よりも低温で焼結が生じると報告されている。
電磁波の物質への照射は交播電界および交播磁界を物質に作用させることであるが、電子レンジにおいても使用される２．４５GHｚ程度の周波数の電磁波では、物質中のイオンや分子鎖などの分子中の大きな単位の動きにも追随し、そのときに生じるロスが熱として変換されて加熱されることとなる。
しかしながら１０GHｚを超える電磁波の照射では、イオンや分子鎖などの大きな単位では交播電界や交播磁界に追随しなくなってくるため根本的に加熱原理が異なることとなる。しかし、１０GHｚを超える電磁波を照射したときの物質の振る舞いは解明されていない部分が多い。
【０００５】
一般には、誘電体損や磁性損および誘導電流によるジュール熱などが加熱のメカニズムとしてあげられてはいるものの、これらの単純なメカニズムだけでは加熱効果は明らかにはできていないのが実情である。
【０００６】
また、加熱メカニズムだけでなく、反応場へ電磁波を印加することによる非熱的効果もあるといわれてきている。
【０００７】
非熱的効果とは、電磁波照射による物質の自己発熱だけでなく、電磁エネルギーによって、反応が促進されるといったような熱的なエネルギー以外の項の影響があるといわれてきている。
【０００８】
以上のように、ミリ波帯の電磁波を照射することによる物質のプロセッシングはまだまだ、研究開発途上である。
【０００９】
熱的な効果だけに着目した場合でも、ミリ波帯の電磁波の照射による物質の温度上昇は、２．４５GHｚ帯（マイクロ波帯）の電磁波照射による物質の発熱に比べて、材料依存性および温度依存性が小さいといわれてはいるが、実際には、マイクロ波帯の電磁波照射と
異なった挙動を示すことが多く、多くのデータが蓄積されているとは言いがたい。
【００１０】
特許文献１に開示されているSTO薄膜の熱処理の例では、STO/Pt/Ti/SiO2/Si構成のウエハーにマルチモードの電磁波照射を行い、低温化や結晶品質の向上といった効果を得ている。
【００１１】
また、特許文献２に開示された誘電体薄膜の製造方法がある。
【００１２】
誘電体薄膜を形成した基板をホルダー上に配置して、一方向からパルス状の電磁波を照射している。誘電体を形成する基板としては、STOあるいはPtをコートしたSi基板を用いている。
【００１３】
スパッタリングによって、Sr-Bi-Ta-O（SBT）系誘電体薄膜を形成しながら、または形成した後に、パルス状の電磁波を照射している。パルス状電磁波を誘電体薄膜に照射することによって、グレインサイズの小さい誘電体薄膜を得ている。
【００１４】
一方近年、強誘電体を用いた強誘電体メモリデバイス(FeRAM)、高誘電体薄膜を用いたDRAM等の酸化物薄膜の半導体デバイスへの適用や、有機EL素子や、液晶デバイス、プラズマディスプレイデバイス等酸化物系薄膜や、有機薄膜、ガラス基板など様々な種類の材料薄膜を積層させた機能デバイスが開発されてきている。
【００１５】
いずれのデバイスにおいても、プロセス温度の低温化は必須であって、他の基板や材料に熱的な影響を及ぼさずに所望の膜のみ熱処理を行いたいという要求や、効率的かつエコロジープロセスとしての電磁波プロセスへの期待も高い。しかしながら、従来例にあるように、電磁波プロセスはこれまでのランプ加熱装置と異なり、温度制御などのプロセス制御手法という点では確立していないのが現状である。
【特許文献１】特開2002-280380号公報
【特許文献２】特開2000-144419号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献２ではホルダーの材質やその目的については開示されておらず、マイクロ波やミリ波を照射することにより、誘電体薄膜の結晶品質が向上できるとしているが、マイクロ波やミリ波は波長が数mm程度以上であるため、電磁波のむらが生じやすいといった問題を有している。
【００１７】
また、特許文献２では、真空チャンバー中でホルダー上に基板をセットしているため基板表面は開放状態である。電磁波を照射するためには、基板表面を遮蔽されては困るため開放状態とすることが多い。そのため、膜の最表面の温度は低くなることが多くなってしまう。
【００１８】
我々は同様の実験を行ってきて、次のような課題があることを明らかにしてきた。
【００１９】
従来例にあるような構成では、ミリ波照射による温度上昇のメカニズムは、誘電体と半導体では異なるが、一般に用いられている数百ミクロン厚みの半導体基板（シリコン基板、導電率数Ωcm〜数十Ωcm）上に誘電体などの薄膜（１ミクロン以下）を形成した場合、半導体への電磁波の吸収が多いことが明らかとなった。
【００２０】
従って、特に半導体素子上に形成された誘電体薄膜を、電磁波照射によって、結晶化させようとした場合、半導体基板への電磁波照射によって基板の温度は上昇してしまい、場合によっては、半導体に形成した素子の耐熱温度を超えてしまうにもかかわらず、誘電体薄膜の温度は結晶化の温度以下であるという状況が生じることとなる。
【００２１】
また誘電体キャパシタや、強誘電体キャパシタ、磁性体素子など、金属電極でサンドイッチした構造の誘電体、強誘電体、磁性体などの薄膜を電磁波照射によって加熱する場合に、薄膜上部に上部電極をあらかじめ形成しておき、アニールを行いたい場合がある。この場合には電磁波は上部電極にて反射あるいは吸収されてしまい、薄膜に直接届くことがない。
【００２２】
そのため、薄膜の温度上昇は上部電極の電磁波吸収による温度上昇が熱伝導によって薄膜へ到達したものであり。前述したような非熱的効果は期待できないこととなる。
【００２３】
また、電磁波照射プロセスでは物質は自己発熱するが、周囲温度は低いことが多い。そのため１ミクロン以下の薄膜への電磁波照射プロセスでは、電磁波吸収の絶対量が少なく、さらに、周辺温度が低いため、電磁波の照射が効率的に行われないだけでなく、膜の温度を上昇させにくいといった問題を有している。
【００２４】
電磁波の照射プロセスでは、単に温度上昇が起こればいいということではなく、電磁波を反応場に効率的に印加するということが必要であるが、従来例で反応場である薄膜周辺では放熱特性がよく、薄膜への温度上昇が効率的に行うことができない。
【００２５】
一方で、断熱材を薄膜に接触もしくは近傍に配置して用いると、温度上昇は低出力のミリ波照射で得られるものの、逆に薄膜への電磁波の照射という観点からはおおきなエネルギーを与えているとは言えず、薄膜温度をある程度確保しつつミリ波の照射も効率的に行え、さらに、ミリ波帯の電磁波を反応場に照射するときの効率的な薄膜の構成を提供する必要があった。
【００２６】
我々は、さまざまな膜厚の導電膜について膜厚と温度上昇および、電磁波の透過特性について実験を行い本発明を考案した。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の第一の薄膜の製造方法は、薄膜の内部あるいは接触する部分に導電体層が少なくとも１層形成されており、前記導電体層が5nm以上20nm以下であって、前記薄膜および導電体層に１０GHｚ以上の電磁波を照射することを特徴とする薄膜の製造方法である。
【００２８】
薄膜は誘電体、強誘電体、磁性体、半導体のいずれかであることが好ましい。
【００２９】
導電体層はPt族金属層あるいは導電性酸化物層であることが好ましい。
【００３０】
薄膜はBiあるいはPbあるいはSrあるいはBaのうち少なくとも一つ含む酸化物、あるいは遷移金属またはV族元素を含む酸化物であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
第一の発明によれば、20nm以下の導電体層が効率的に発熱するとともに、20nm以下の導電体層は電磁波を一部透過するので、薄膜に対して温度上昇と電磁波照射を効率的に行うことが可能となる。
【００３２】
薄膜が誘電体、強誘電体、磁性体、半導体のいずれかである場合、これらの膜による電磁波の吸収がミリ波帯で大きいため、効率的な加熱を行い得る。
【００３３】
導電体層がPt族金属層あるいは導電性酸化物層である場合、導電体層の酸化を防ぐとともに、効率的な局所加熱が行えることとなる。
【００３４】
薄膜がBiあるいはPbあるいはSrあるいはBaのうち少なくとも一つ含む酸化物、あるいは遷移金属またはV族元素を含む酸化物である場合、これらの元素を含む酸化物はミリ波帯の電磁波の照射影響を受けやすいため、温度上昇と電磁波照射の併せた効果が発揮されやすいこととなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の第一の実施の形態における薄膜の製造方法について以下に説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の薄膜の製造方法を示す概要図である。
【００３７】
1はチャンバー、2は導波管、3は電磁波導入口、4は支持台、5はサンプルホルダー、6は被照射体である。
【００３８】
また、図2は被照射体6の断面図である。
【００３９】
11はSi基板、12は酸化膜層、13は下部電極層、14は薄膜、15は導電体層である。
【００４０】
図２において、酸化膜層12としてSiO2を、導電体層15としてPt膜を、薄膜14としてBi4-xLaxTiO3薄膜（以下、「ＢＬＴ」と記する）を用いた場合について以下に説明する。
【００４１】
また各部の厚みは、Si基板11の厚みを625μm、酸化膜12の厚みを100nm、下部電極13としてPtを100nm、薄膜14としてBLT薄膜の厚みを100nm、導電体層15としてPt膜を10nm形成した。
【００４２】
この被照射体６の断面構成は、アニールや結晶化したい膜や、被照射体６の用途によって変更され得るが、アニールや結晶化を行いたい膜、本実施の形態であれば薄膜14がアニール処理を行いたい膜であり、その上部に導電体層15を形成した構成となっている。実施の形態１における被照射体6の断面構造は、FeRAMやDRAM,半導体デバイス上の高誘電体キャパシタといったの断面構造と基本的に同一である。強誘電体メモリデバイスを作製する場合には強誘電体を、電源安定化のためのデカップリングコンデンサを作製する場合には、SrTiO3のような高誘電体を、圧電、焦電デバイスを作製する場合には圧電体あるいは焦電体が、薄膜14として形成されることとなる。
【００４３】
ＢＬＴに代表れるペロブスカイト型酸化物は、概してミリ波帯での吸収発熱量が多く、薄膜１４として用いられるのが好適である。また、磁性体デバイスを作製するために、磁性体を形成してもよく、3d軌道に電子を有する金属酸化物もミリ波帯の電磁波の吸収が大きく好適である。
【００４４】
以下に薄膜１４の製造方法について説明するが、電磁波照射を薄膜へ適用する場合に必要な、事項を併せて説明していく。
【００４５】
図１においてチャンバー1の外部（図示なし）には、ジャイラトロン発振管があり、28GHzの電磁波が発生する。電磁波は導波管2を通して、チャンバー1の内部に電磁波導入口3を通して電磁波7が導入される。このとき、チャンバー1の側壁で反射が起こりチャンバー1の内部は電磁波7のマルチモードであり、電磁波7の状況はほぼ均一となっている。すなわち、電磁波７はチャンバー１の内部で乱反射することにより、統計学的に見て電磁波７はチャンバー１の内部でほぼ均一に存在している。そして、電磁波7を乱さない支持台4上にサンプルホルダー5を設置して、被照射体6をサンプルホルダー5上にセットして、電磁波7を照射する。
【００４６】
被照射体6は、図2に示すように、Siの基板11上に酸化膜12が形成されているものに、下部電極13としてPt膜を形成したものを用いた。下部電極13と酸化膜12の間には密着層（図示なし）としてTiOx膜が数nm形成してある。
【００４７】
この上部にスピンコート法でBLT溶液を塗布して150℃で乾燥させ、400℃で仮焼成を行い薄膜14を形成した。薄膜14を仮焼成した後、導電体層15を形成し、このようにして得られたサンプルを被照射体6とし、この被照射体6に対して最終焼成工程で電磁波7を照射した。
【００４８】
被照射体6の温度測定は、熱電対を接触させるか、放射温度計によって非接触で測定した。
【００４９】
被照射体6は、図３に示すように、SUS（ステンレス）製あるいは、SiO2製のホルダー21上に設置する。ホルダー21の材質は、SUS製の場合は、電磁波7を遮蔽する効果を有し、SiO2製の場合は、電磁波7を透過させかつ、断熱性にすぐれるという性質を有していおり、ホルダー21の材質は被照射体6の材料構成によって決定されることとなる。本実施の形態では被照射体6は図2に示すとおり、Si基板11の上部に薄膜14が形成してある構成を有しており、Si基板11は電磁波7の吸収により温度上昇するため、薄膜14へ効率的に電磁波7を照射する場合には、SUS製のホルダー21が望ましい。また、図４に示すように、被照射体6が、ポリイミド基板41上に金属電極42が形成され、その上部に薄膜14および導電体層15が順に形成された被照射体6である場合には、ポリイミド基板41が電磁波7を吸収しないため、特にポリイミド基板41への電磁波の遮蔽は必要はなく、熱伝導性など他の物性を考慮してホルダー21材質を選択すればよい。
【００５０】
SUSのような金属製のホルダー21は電磁波7を反射するという効果の他に、熱伝導性に優れるために、ポリイミド基板41やSi基板11の温度を低下させ、薄膜14の温度が高いというような、温度非平衡状態や温度勾配をつけるときにも都合がよい。
【００５１】
さらに、被照射体6からホルダー21への熱伝導により、被照射体6の温度むらが問題となる場合には、図５に示すように、被照射体6とホルダー21の間に、被照射体6と同一材料からなる熱緩衝材51を挿入するなどして温度の均一性を保つことが可能である。  ただし、熱緩衝材51が電磁波透過性の場合、被照射体6の裏面に電磁波を侵入させたくない場合には、電磁波の波長よりも厚みを小さくすることが、電磁波7の被照射体6裏面への侵入を防ぐ上で重要である。
【００５２】
以上のように被照射体6のホルダー21へのセッティングは、電磁波照射による電界や磁界の分布の制御のみならず、熱伝達や熱伝導と材料の電磁波吸収とを併せた、トータルの熱設計が重要である。
【００５３】
被照射体6はホルダー21へセッティングされた後、チャンバー1内部に設置され、次いで電磁波7を照射される。本実施の形態では、電磁波7として28GHzのミリ波帯の電磁波7を用いている。10GHzを超える周波数であれば、効果は同様であり、10GHz以下の電磁波7であれば、電磁波7のむらが生じやすいだけでなく、物質中のイオンなどが電磁波7に追随するようになるため、メカニズム的には、異なった加熱となってくる。なお、本明細書において用いられる電磁波とは、10GHz以上100GHz以下の周波数を有するミリ波を意味する。10GHz未満の電磁波および100GHzを超える電磁波は、他の条件を本明細書と同一にしても、全く異なる挙動を示すので、本発明には含まれない。
【００５４】
電磁波7の照射によって、被照射体6表面に形成された薄膜14および導電体層15が自己発熱して温度上昇して焼結することとなり、電磁波照射による焼結プロセスは完了する。
【００５５】
（材料による電磁波吸収特性の違い  その１）
ここで、材料による、28GHzの電磁波の吸収特性の違いを、図1に示す構成で、被照射体6をチャンバー1内に設置後電磁波7を照射して温度上昇を測定した。なお、ここでは、被照射体6の構造としては、図２に示す構造は用いず、それぞれ以下の記載および表１に記載の構造を用いた。
【００５６】
被照射体6を625ミクロン厚みのSiとした場合、2kWの電磁波を5分間照射すると被照射体6は450℃まで上昇した。
【００５７】
被照射体6を1mm厚みのSiO2（石英基板）とした場合には、電磁波は透過するので温度上昇はない。
【００５８】
また、被照射体6の断面層構成をBLT膜(100nm)/SiO2(1mm)構成とした場合、被照射体6の表面温度（すなわちBLT膜表面温度）は約300℃程度まで上昇し、BLT膜自体の電磁波吸収がある事が確認された。
【００５９】
また、被照射体6としてPt膜(100nm)/SiO2(1mm)構成の場合には、被照射体6の表面のPt膜温度は250℃程度に到達し、Pt(100nm)膜によって、電磁波7は反射されるだけでなく、電磁誘導によって加熱したものと考えられた。
【００６０】
これらの実験結果を以下の表１に記載する。
【００６１】
【表１】
2005035831.tif 000002
【００６２】
（材料による電磁波吸収特性の違い  その２）
材料による電磁波の吸収の違いは図6に示すような断面構造の実験サンプルを用いて、チャンバー１内にセットした後、電磁波7を照射し、併せて確認された。
【００６３】
図6では、電磁波を吸収しない石英管31の中に粉末の材料32を充填し、上下に設けられた電磁波を吸収しないSiO2ウール33で断熱して、2kWの電磁波7を5分間照射して材料の温度上昇を熱伝対34により測定した。
【００６４】
その結果を表２に示す。
【００６５】
【表２】
2005035831.tif 000003
【００６６】
SiO2や、TiO2,ZrO2,などは吸収がほとんど無いもしくは、吸収が小さいことがわかる。また、５族酸化物であるNb2O5、Ta2O5は吸収が大きい。
【００６７】
一方強誘電体であるBi系材料、BaあるいはSrを含む誘電体もある程度吸収が大きいことがわかる。
【００６８】
また、SrRuO3のような導電性酸化物も吸収が良い。
【００６９】
28GHzあたりのミリ波帯では、遷移金属酸化物、半導体、ペロブスカイト型誘電体、ペロブスカイト型導電体、ペロブスカイト型磁性酸化物、5族酸化物などが電磁波をよく吸収する。
【００７０】
この電磁波の吸収による温度上昇の起源は、誘電体の場合は、誘電体損に起因する発熱、導電体の場合は誘導電流によるジュール熱によるものがメインであると考えられるが、さらに、格子欠陥や、キャリア電荷などの振動によるものと思われる。また、スピンの振動による磁性損や、d軌道電子などが考えられる。
【００７１】
以上のように、本発明において、被照射体６の中で特に加熱したい誘電体膜や、強誘電体膜等は、電磁波の吸収特性にすぐれるため、電磁波照射による焼結プロセスの適用には好適である。また、誘電体膜、強誘電体膜、磁性体膜などを用いた電気デバイスでは、これらの膜の上下に導電性の電極が形成されていることが多く、本発明ではこの特徴を特に利用している。
【００７２】
(導電体層膜厚の変化と電磁波の透過特性)
導電体層15は電磁波7を反射する性質と、導電体層15表面に誘導電流が流れ、加熱されるといった特性を有しているが、膜厚を薄くしたときの電磁波7の影響は調べられていない。
【００７３】
そこで、次のような実験を行った。
【００７４】
被照射体6として、図7に示す断面構造を有するサンプルを用いた。Al2O3-SiO2基板（コーニング1357ガラス：以下ガラス基板71）上にPt膜72を形成して2kWの電磁波を照射した。Al2O3-SiO2系材料は電磁波吸収が少なく、ガラス基板71自体の発熱はほとんどなかった。SUS製ホルダーを使用して、種々の膜厚のPt膜72を形成した被照射体6をチャンバー1内に配置した場合の被照射体6の表面温度を測定した。一方で、図８に示すように、被照射体6下部にSi基板81を配置してチャンバー1内部にセットして、電磁波7を照射したときに、Si基板81の温度を測定した結果を以下の表３に示す。
【００７５】
【表３】
2005035831.tif 000004
【００７６】
この実験では、Pt膜72の膜厚の変化によって、Pt膜72自体の加熱特性がどう変化するかということと、Pt膜72を電磁波が透過するとSi基板81の温度が顕著に上昇するため、Pt膜72の電磁波７の透過能力を測定することができる。
【００７７】
Pt膜72の温度上昇は、膜厚が薄くなるに従い温度上昇は顕著になったが、5nm未満では温度上昇しなかった。すなわち、Pt膜72層による温度上昇は膜厚の最適値が存在して、5nmから20nmにあることがわかる。
【００７８】
一方、Si基板81の温度上昇の結果からは、Pt膜72の厚みが20nm以下の場合に、Pt膜72を電磁波7が透過してSi基板81が加熱されることがわかる。
【００７９】
Pt膜72厚が20nmを超えると、ほとんどPt膜72が加熱されることによる温度上昇が熱伝導によってSi基板が温めらていると考えられ、一方Pt膜72膜厚を薄くした（２nm以下）場合に、Si基板81温度は上昇してPt膜72を電磁波が透過していくことがわかる。
これらの測定データをあわせると次のようになる。
【００８０】
Pt膜72の厚みが薄くなると発熱は増大していく。これは、膜厚減少による抵抗増加の効果によると思われる。しかし同様の実験をドープしていないポリシリコンで行ったところ、温度上昇はPt膜72の場合よりも少なく、このPt膜72を導電体層15として用いた場合、導電体層15の導電率が１Ωcm以下であることが重要である。またPt膜72と同様の効果はTiやペロブスカイト型導電体酸化物であるSrRuO3等でも同様の効果が認められた。
【００８１】
導電体層１５の厚みを10nmからさらに薄くすると、膜自体の粒子レベルの連続性が徐々に失われていくこと、また膜自体の抵抗値がさらに上昇していく事等の影響があると考えられる。
【００８２】
効率的な温度上昇すなわちエネルギーの印加効率や、膜表面温度の上昇という観点からは、本明細書に示したように、5nm以上20nm以下の導電体層15を膜表面に形成することによって、表面温度低下を防ぐ事が可能となり、導電体層15自体の加熱と、誘電体や強誘電体等の薄膜14への電磁波7の照射が両立する領域となる。
【００８３】
また、図２に示す積層構造における導電体層15の位置を考慮することによって、薄膜14表面や内部、あるいは下部の温度上昇および温度保持を行いながら、同時に電磁波を薄膜１４へ直接照射することが可能となる。すなわち、導電体層15を薄膜14の下部に配置しても同等の効果を得ることが可能である。
【００８４】
図２に示す積層構造における導電体層15の位置を考慮することについて詳述すると、電気デバイスを構成するときの代表的な構成としては、図2に示すように、薄膜14上部に20nm以下の導電体層15を形成すると共に下部電極13として20nm以下の導電体層を設けた場合が挙げられる。この他、図9に示すように薄膜14内部に導電体層15を設けた場合（すなわち、上下２層の薄膜14ａ・14ｂの間に導電体層15が挟まれている場合）や、これらの組み合わせ、あるいは図10に示すようなさらなる多層化（すなわち、複数層の薄膜14と複数層の導電体層15とが交互に積層されている構造）が考えられ、導電体層15の温度上昇と、電磁波7の吸収率を考慮することによって、効率的な温度上昇と電磁波照射の効果を得ることが可能となる。
【００８５】
次に一例として10nmのPtからなる導電体層15を形成した場合（図２の構造）としない場合の、薄膜14の結晶化の違いについて図11を用いて説明する。被照射体6の断面構造としてPt/BLT/Pt/TiOx/SiO2/Siを用い、BLTからなる薄膜14は、有機金属を塗布するいわゆるスピンコート法によって形成し、仮焼成後の本焼成を電磁波照射によって行った。
【００８６】
BLT薄膜14の厚みは約１００nmであり、上部に導電体層15としてPtを10nm形成した。なお、上部に導電体層15を形成する場合には、薄膜14を仮焼成した後、導電体層15を形成した。その後、このようにして得られた被照射体6に電磁波を照射した。
【００８７】
BLT薄膜14の仮焼成では、薄膜14の結晶化はほとんど生じていないことが確認された。
【００８８】
電磁波７の照射（２８GHｚ）条件は、酸素雰囲気で3kW、5分間とした。
【００８９】
比較のために、上部に導電体層15を形成しない被照射体6も同条件の電磁波照射を行った。
【００９０】
このとき図３に示すSUS製のホルダー21を使用して、薄膜14および導電体層15に効率的に電磁波7が照射されるようにして、Si基板11への電磁波7の直接照射を防ぐ構造とした。
【００９１】
図１１に示されるように、上部に導電体層15を形成しない場合に較べて、導電体層15を形成したほうが、BLTの薄膜14はXRD回折におけるピークがシャープになっているのがわかる。この結果は、上部導電体層15が薄膜14と接触しているため、結晶化が上部導電体層15の結晶構造の影響を受けやすいということと、導電体層15も電磁波7を吸収して加熱されるため、薄膜14の表面温度を高く保つことができることと、薄膜14自身への直接の電磁波7の照射が生じるために効率的な加熱と電磁波7の照射の効果が得られることに起因している。
【００９２】
得られた薄膜14の電気特性は、導電体層15を形成した場合のほうが、キャパシタンスが大きくなるという結果が得られた。
【００９３】
薄膜14の材質としては、Biを含む強誘電体や、高誘電体、Ba,あるいはSrを含む高誘電体、遷移金属酸化物を含む酸化物およびV族酸化物は、ミリ波領域での電磁波の吸収がよいため、本発明における製造方法によってもっとも効果的に製造することが可能な物質群である。
【００９４】
また、導電体層15は誘電体、強誘電体、磁性体などの電気デバイスの電極として構成上不可欠であるため、電気デバイスを構成するプロセス上都合がよい。
【００９５】
また、半導体デバイスだけでなく、チップコンデンサ等の電子部品のプロセスへも本発明のプロセスが適用可能なのはもちろんのことであり、特に耐熱性が低い材料上への薄膜14の形成において効果を発揮する。
【００９６】
以上のように、本発明の電磁波照射による薄膜の製造方法によれば、表面温度の低下を防いでかつ膜自身へ電磁波を照射することが可能となり、効率的かつ電磁波照射効果が最大限得られる方法である。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明の電磁波照射による薄膜の製造方法によれば、薄膜14の接触部に5nm以上20nm以下の導電体層15を形成し、ミリ波帯の電磁波を照射することによって、導電体層15の自己発熱と薄膜への電磁波7の直接照射の両立が可能となり、効率的な加熱とアニール効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の電磁波照射による薄膜の製造方法を説明する概要図
【図２】本発明の電磁波照射による薄膜の製造方法を説明する被照射体の断面図
【図３】本発明の電磁波照射による薄膜の製造方法を説明するホルダーおよび被照射体の設置断面図
【図４】本発明の電磁波照射による薄膜の製造方法を説明する別の被照射体の断面図
【図５】本発明の電磁波照射による薄膜の製造方法を説明する別のホルダーおよび被照射体の設置断面図
【図６】材料による電磁波吸収特性の違いを測定するためのサンプル断面図
【図７】材料による電磁波吸収特性の違いを測定するための、被照射体の断面図
【図８】被照射体をホルダーに設置する方法を示す断面構成図
【図９】本発明の電磁波照射による薄膜の製造方法を説明する被照射体の断面構成図
【図１０】本発明の電磁波照射による薄膜の製造方法を説明する他の被照射体の断面図
【図１１】本発明の効果を示すBLTの薄膜のXRDチャート
【符号の説明】
【００９９】
11.Ｓｉ基板
12.酸化膜
13.下部電極
14.薄膜
15.導電体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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